高中物理自主探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的應(yīng)用

陳永濤

摘 要：高中物理教學(xué)中，自主探究實(shí)驗(yàn)具有自主性、探究性與開放性的特點(diǎn)?；诟咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降臉?gòu)建具有必要性和可行性。為了全面提高學(xué)生的自主探究能力，高中物理教師應(yīng)當(dāng)立足課堂小實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)和家庭小實(shí)驗(yàn)，凸顯學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的自主探究。同時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生在課外實(shí)驗(yàn)過程中撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，培養(yǎng)科學(xué)思維和探究能力，發(fā)展核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：高中物理；自主探究實(shí)驗(yàn)；對(duì)策建議

美國著名教育家杜威“做中學(xué)”思想，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)通過實(shí)踐獲得直接經(jīng)驗(yàn)，而非單純地傳授書本知識(shí)。誠然，在學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，活動(dòng)、經(jīng)驗(yàn)是幫助學(xué)生深入理解理論知識(shí)的關(guān)鍵?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版2020年修訂，以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》）明確了“核心素養(yǎng)”在當(dāng)前物理教學(xué)中的統(tǒng)領(lǐng)地位，提出了“從生活走向物理”“注重科學(xué)探究”等課程教育理念。由此可見，新修訂的《課標(biāo)》也明確了“探究”與“實(shí)踐”在物理教學(xué)中的核心地位。

作為高中物理教師，筆者認(rèn)為：為發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)，高中物理教師應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生實(shí)踐探究能力培養(yǎng)的重要作用。充分利用教材中“做一做”“問題與練習(xí)”“課題探究”等欄目，以自主探究實(shí)驗(yàn)為主線，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力。本文中，筆者將立足物理《課標(biāo)》，以“做中學(xué)”理論為指導(dǎo)，探索高中物理自主探究實(shí)踐教學(xué)模式應(yīng)用的對(duì)策[1]。

一、高中物理“自主探究實(shí)驗(yàn)”理論概述

（一）自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降膬?nèi)涵

“自主”系漢語詞語，指自己主動(dòng)，不受別人支配。在心理學(xué)領(lǐng)域，“自主”亦代表有主見?！疤骄俊?，指反復(fù)、深入地探討、研究。在教育學(xué)領(lǐng)域，“探究”亦被稱為發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。由此可見，“自主探究”是指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中，自己主動(dòng)、反復(fù)深入地探討、研究的學(xué)習(xí)活動(dòng)。是一種不被人支配的發(fā)現(xiàn)性學(xué)習(xí)活動(dòng)。

本文中，筆者研究的是高中物理教學(xué)中的自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，是一種以學(xué)習(xí)者為中心，通過自主探討、研究以完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。教學(xué)實(shí)踐中，自主探究實(shí)驗(yàn)因?qū)W生的自主性不同，又分為完全自主、部分自主等形式。

（二）自主探究實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)和特點(diǎn)

1.自主探究實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)

在高中物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)的類型有很多，如演示實(shí)驗(yàn)、分組實(shí)驗(yàn)以及當(dāng)前我們探討的自主探究實(shí)驗(yàn)。一般而言，演示實(shí)驗(yàn)以教師的演示為主，可以分為現(xiàn)場(chǎng)演示或者是多媒體演示；而分組實(shí)驗(yàn)，則是學(xué)生小組在教師的引導(dǎo)之下進(jìn)行合作探究實(shí)驗(yàn)[2]。本文中，筆者探討的自主探究實(shí)驗(yàn)，與分組實(shí)驗(yàn)具有一定相似性，但比分組實(shí)驗(yàn)更加具有多元性、開放性。

2.自主探究實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

關(guān)于高中物理教學(xué)中自主探究實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，我們可以從字面意義予以闡釋：

首先，自主性。在物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)本就是一種以學(xué)生為主體的實(shí)踐操作活動(dòng)。與演示實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ讲煌?，自主探究?shí)驗(yàn)更加凸顯學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的“自主性”，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中，嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)、流程、器材等，自主探究和實(shí)踐。必要的時(shí)候，學(xué)生需要自主搜集實(shí)驗(yàn)的器材，探索實(shí)驗(yàn)的流程，以更好地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。由此可見，自主性是高中物理自主探究實(shí)驗(yàn)的顯著特點(diǎn)。

其次，探究性。實(shí)驗(yàn)本就是一種探究性的實(shí)踐活動(dòng)。一般而言，分組實(shí)驗(yàn)有嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、操作流程和器材，學(xué)生需要嚴(yán)格按照相關(guān)的步驟進(jìn)行。而自主探究實(shí)驗(yàn)，則更加凸顯“探究”的本質(zhì)，學(xué)生可以按照相關(guān)的流程和步驟進(jìn)行，也可以自主探索一些趣味性的生活小實(shí)驗(yàn)。

第三，開放性。與常規(guī)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ接酗@著的不同，自主探究實(shí)驗(yàn)具有開放性的特點(diǎn)。即整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程以學(xué)生的自主探究、合作探究為主，學(xué)生不再受到固定實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降氖`。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)的過程中，學(xué)生可以借助互聯(lián)網(wǎng)等平臺(tái)，自主查閱相關(guān)資料，以推動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的實(shí)現(xiàn)[3]。

二、高中物理自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綐?gòu)建的必要性與可行性

（一）自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綐?gòu)建的必要性

作為高中物理教師，筆者認(rèn)為：教育改革背景下，自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ皆诟咧形锢斫虒W(xué)中的構(gòu)建具有必要性，具體如下：

1.基于物理《課標(biāo)》“注重科學(xué)探究”的課程理念

《課標(biāo)》提出了“注重科學(xué)探究”的課程理念，強(qiáng)調(diào)高中物理教師應(yīng)當(dāng)通過真實(shí)問題情境的創(chuàng)設(shè)，引領(lǐng)學(xué)生不斷探索、探究，在分析和解決問題的過程中提升科學(xué)思維能力，發(fā)展物理核心素養(yǎng)。由此可見，基于《課標(biāo)》的要求，高中物理教師應(yīng)當(dāng)通過多樣化的科學(xué)探究活動(dòng)的開展，在規(guī)避傳統(tǒng)應(yīng)試化教育模式的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)生多元智能和能力發(fā)展。自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ皆诟咧形锢斫虒W(xué)中的構(gòu)建，這種以學(xué)生為主體的探究性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，不僅凸顯了學(xué)生物理學(xué)習(xí)的自主性和探究性，同時(shí)也有助于改變過去以知識(shí)傳授為主的應(yīng)試教育模式，全面提高物理教學(xué)質(zhì)量。

2.適應(yīng)新高考物理改革發(fā)展

新高考物理以“落實(shí)立德樹人、凸顯核心素養(yǎng)”為基本導(dǎo)向。深入解讀新高考試題，可見其特點(diǎn)如下：一是增強(qiáng)了基礎(chǔ)性考查?；A(chǔ)性考查主要是考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)概念、規(guī)律等內(nèi)容的掌握與融會(huì)貫通情況，以促使物理教育遵循基本教育規(guī)律、回歸教材本身；二是考查內(nèi)容的覆蓋面更加廣泛。新高考物理中，因試卷題量變大，使得除了主考點(diǎn)，還增加了很多熱學(xué)、光學(xué)以及機(jī)械振動(dòng)等的考查。三是試題材料的來源更加廣泛。新高考物理更加注重試題材料與生活實(shí)際的聯(lián)系性，以考查學(xué)生理論知識(shí)應(yīng)用于生活實(shí)踐的能力。相關(guān)的試題材料中，涵蓋了航天科技、體育等領(lǐng)域。四是試題的開放性更強(qiáng)。新高考物理的考查方式更加靈活，從而使得死記硬背、機(jī)械刷題的物理學(xué)習(xí)模式已經(jīng)難以適應(yīng)新高考物理改革發(fā)展的需要。

從上述分析可以看出：新高考背景下，僅僅依托教材進(jìn)行知識(shí)講授的教育模式，已經(jīng)難以適應(yīng)新高考物理改革。自主探究實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用，這種立足于教材、生活的物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑軌虼偈箤W(xué)生通過自主探究的方式總結(jié)歸納物理概念、規(guī)律，同時(shí)用物理學(xué)知識(shí)解釋生活中的物理現(xiàn)象。而探究的過程，也可使學(xué)生的知識(shí)面更加廣泛，對(duì)知識(shí)的掌握更加靈活和變通。由此可見，基于新高考物理的改革和發(fā)展，自主探究實(shí)驗(yàn)在高中物理教學(xué)中的構(gòu)建具有必要性。

（二）自主探究實(shí)驗(yàn)構(gòu)建的可行性

基于上述分析可見：根據(jù)《課標(biāo)》的要求，為適應(yīng)新高考物理改革發(fā)展，教師在高中物理教學(xué)中構(gòu)建自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ骄哂斜匾浴Ｄ敲?，物理教學(xué)實(shí)踐中，自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降臉?gòu)建是否具有可行性呢？通過梳理高中物理教材，分析學(xué)情，筆者認(rèn)為：高中物理教學(xué)中構(gòu)建自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ骄哂锌尚行?，具體原因如下：

1.物理教材中蘊(yùn)含著豐富的自主探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

通過梳理高中物理教材可見：為了全面提高學(xué)生的物理科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γl(fā)展核心素養(yǎng)，高中物理教材開辟了很多自主探究實(shí)驗(yàn)的模塊，如“做一做”“問題與練習(xí)”“課題探究”等欄目，都是教師開展自主探究實(shí)驗(yàn)的載體。以高中物理必修1為例，教材中有很多“問題情境類”演示實(shí)驗(yàn)和“做一做”小實(shí)驗(yàn)。如自由落體運(yùn)動(dòng)、打棋子研究慣性、演示微小形變等，相關(guān)“做一做”小實(shí)驗(yàn)的開展，能夠幫助學(xué)生更加深入地把握其中的物理原理，構(gòu)建深度物理學(xué)習(xí)課堂。正是因?yàn)楦咧形锢斫滩闹刑N(yùn)含著豐富的自主探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為教師構(gòu)建自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ教峁┝丝尚行訹4]。

2.高中學(xué)生具備一定的自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

在高中物理教學(xué)中，學(xué)生的自主探究能力，是影響甚至決定自主探究實(shí)驗(yàn)效果的關(guān)鍵；同時(shí)，自主探究實(shí)驗(yàn)的開展，對(duì)學(xué)生探究能力的提升具有一定的推動(dòng)作用。因此說：學(xué)生的自主探究能力與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開展之間是相輔相成的關(guān)系，兩者相互促進(jìn)。通過筆者的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)：高中學(xué)生已經(jīng)具備了一定的自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，如自主搜集資料的能力、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)素材的能力、開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的能力、總結(jié)歸納原理的能力等。學(xué)生所具備的一切能力和素養(yǎng)，是教師構(gòu)建自主探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的基石。

三、高中物理自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綐?gòu)建的對(duì)策

從上述分析可以看出：教育改革背景下，高中物理教學(xué)中自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降臉?gòu)建具有必要性和可行性。那么，教學(xué)實(shí)踐中，高中物理教師該如何構(gòu)建自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ侥兀?/p>

（一）強(qiáng)化學(xué)生在不同實(shí)驗(yàn)類型中的自主探究

高中物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)的類型是多種多樣的。為了取得理想的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，高中物理教師應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化學(xué)生在不同實(shí)驗(yàn)類型中的自主探究能力培養(yǎng)，以全面提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

1.課堂演示實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)化學(xué)生“做一做”

在物理課堂教學(xué)中，教師在講解很多物理知識(shí)、基礎(chǔ)原理時(shí)，需要借助演示實(shí)驗(yàn)，以幫助學(xué)生更加深入地理解和把握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较?，教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示時(shí)，常常輕視學(xué)生的親身體驗(yàn)，導(dǎo)致學(xué)生因親歷性不足而影響了最終的體驗(yàn)效果?；凇白灾魈骄俊敝骶€的高中物理演示實(shí)驗(yàn)，教師可以指導(dǎo)學(xué)生通過“做一做”的方式，以親歷性為主線提高演示實(shí)驗(yàn)效果。

例如：在探究“兩分力的大小與夾角的關(guān)系”教學(xué)中，為了引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納其中的物理原理，教師在課堂導(dǎo)入環(huán)節(jié)提出了如下問題：兩名同學(xué)提一桶水，在提的過程中，關(guān)于兩臂之間的夾角，是越大越省力還是越小越省力？在教師提出問題之后，學(xué)生得出了不同的答案：一種是越大越省力；另一種是越小越省力。為了探索問題的答案，教師開展了以學(xué)生自主探究為主線的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑阂皇沁\(yùn)用所學(xué)習(xí)的力學(xué)知識(shí)進(jìn)行理論分析；二是運(yùn)用教師提供的實(shí)驗(yàn)器材：鉤碼、棉線和橡皮筋等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過“做一做”，學(xué)生總結(jié)歸納出了：夾角越小、拉力越小越省力的結(jié)論。

2.分組實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)化學(xué)生自主探究

在高中物理教學(xué)中，分組實(shí)驗(yàn)是一種極其常見的實(shí)驗(yàn)類型。很多高中物理教師在分組實(shí)驗(yàn)的過程中，常常因過度指導(dǎo)而影響了學(xué)生自主探究能力提升。因此，高中物理教師應(yīng)當(dāng)以分組實(shí)驗(yàn)為載體，強(qiáng)化學(xué)生自主探究能力的培養(yǎng)。

例如：教師在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“牛頓運(yùn)動(dòng)定律”相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的過程中，針對(duì)伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)，由于實(shí)驗(yàn)室缺乏相應(yīng)的器材，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)難以有效進(jìn)行。針對(duì)這一問題，教師構(gòu)建了分組自制實(shí)驗(yàn)儀器的自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，引領(lǐng)學(xué)生結(jié)合伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)要求，自主分析實(shí)驗(yàn)儀器所需要的材料并開展自制儀器的小實(shí)驗(yàn)。一些小組在自制實(shí)驗(yàn)器材的過程中認(rèn)為：塑料彎管不僅可塑性強(qiáng)，而且摩擦力較少，因此可以作為制作斜面演示實(shí)驗(yàn)的器材，并以光滑的木板和塑料彎管為主要素材，制作了斜面演示實(shí)驗(yàn)儀器。自制演示實(shí)驗(yàn)儀器的過程，其實(shí)也是學(xué)生深入學(xué)習(xí)和理解實(shí)驗(yàn)原理的過程。

3.積極開展家庭小實(shí)驗(yàn)

基于自主探究的高中物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綐?gòu)建，家庭小實(shí)驗(yàn)是重要的實(shí)驗(yàn)類型。因此，高中物理教師要科學(xué)指導(dǎo)學(xué)生積極開展家庭小實(shí)驗(yàn)，以家庭小實(shí)驗(yàn)為載體培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力。

例如：有趣的物理小實(shí)驗(yàn)“筷子的神力”，其中蘊(yùn)含著豐富的物理知識(shí)，如壓力、摩擦力等。高中物理教師在給學(xué)生講解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的過程中，也可以指導(dǎo)學(xué)生積極開展家庭趣味小實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)的過程以及實(shí)驗(yàn)原理。當(dāng)然，上述的實(shí)驗(yàn)，于高中學(xué)生而言難免顯得有點(diǎn)“小兒科”。在教學(xué)實(shí)踐中，高中物理教師可以結(jié)合教學(xué)需要，適當(dāng)提高家庭實(shí)驗(yàn)的難度，如在給學(xué)生講解了力學(xué)的相關(guān)知識(shí)后，教師給學(xué)生布置了“結(jié)構(gòu)承重”的家庭小實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)不僅要求學(xué)生充分利用物理理論知識(shí)，同時(shí)也考驗(yàn)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

（二）注重方法指導(dǎo)，培養(yǎng)動(dòng)手能力

構(gòu)建自主探究的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑惨癸@教師在此過程中的主導(dǎo)地位。因此，在指導(dǎo)學(xué)生通過“做一做”的方式總結(jié)物理原理、自制實(shí)驗(yàn)器材以及開展家庭實(shí)驗(yàn)的過程中，高中物理教師都需要強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)方法和技巧的指導(dǎo)，為學(xué)生答疑解惑，促使其在實(shí)驗(yàn)的過程中，思路更加清晰、方向更加明確。同時(shí)，有關(guān)“做一做”的物理實(shí)驗(yàn)，教師要注重學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，以實(shí)踐操作為主線提升學(xué)生的自主探究能力。

（三）撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，培養(yǎng)科學(xué)思維

在發(fā)展核心素養(yǎng)的大背景下，學(xué)生的科學(xué)思維、探究能力直接關(guān)系到其未來的成長(zhǎng)和發(fā)展。以高中物理教學(xué)為例，傳統(tǒng)的物理教學(xué)以知識(shí)的講授為主，導(dǎo)致學(xué)生在機(jī)械刷題的過程中，思維、能力受到極大的制約。因此，在構(gòu)建自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降倪^程中，筆者嘗試讓學(xué)生小組撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，將自己小組實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案、思路、實(shí)驗(yàn)的過程以及結(jié)果，以報(bào)告的形式呈現(xiàn)出來。撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的過程，對(duì)學(xué)生科學(xué)思維、探究能力的提升具有顯著的促進(jìn)作用。當(dāng)然，由于高中學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)較重、壓力較大，高中物理教師亦可指導(dǎo)學(xué)生充分利用寒暑假時(shí)間，積極開展家庭趣味小實(shí)驗(yàn)，并嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力的提升。

結(jié)束語

基于《課標(biāo)》的指導(dǎo)，高中物理教學(xué)中構(gòu)建自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ骄哂斜匾院涂尚行浴榱巳嫣岣邔W(xué)生的自主探究能力，高中物理教師應(yīng)當(dāng)在課堂演示實(shí)驗(yàn)、家庭小實(shí)驗(yàn)以及分組實(shí)驗(yàn)中凸顯學(xué)生的自主探究，強(qiáng)化方法和技巧的指導(dǎo)。同時(shí)，指導(dǎo)學(xué)生在課外實(shí)驗(yàn)的過程中撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和探究能力，發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)。

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